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趨勢快訊
由植物原料加工製成的多孔吸附材料可吸附淨化水中的藥物污染
2023/06/30
水在生態系統平衡和保護地球生物多樣性方面發揮著重要作用。雖然許多水污染物會在傳統污水處理廠中被去除,但許多有機污染物(EOC)的去除則相當具有挑戰性。EOCs的來源包含了藥品和個人護理用品、染料、動植物用藥和工業產品等。有研究顯示,在104個國家/地區的1,052個測試地點中,超過四分之一發現了濃度對環境有影響疑慮的藥物污染。因此,汙水處理廠需要更有效的技術去除活性藥物成分等污染物質。   利用吸附劑清除汙染物質是一個常用的方法,理想的EOC吸附劑應具有高孔隙率,即使在濃度非常低的情況下也能最大程度的與目標相互作用,在工作條件下表現出良好的穩定性,最好由環保成分製成並且生產成本低廉。然而,常用的無定形吸附劑如活性炭,具有結構不明確和去除效率通常有限的缺點。多孔隙材料如金屬有機骨架( Metal-organic Frameworks, MOFs ),則具有高表面積以及特定的孔徑結構,可以在骨架和目標吸附物之間形成有利的相互作用,促進污染物的選擇性分離。大多數 MOF 都是使用合成有機分子製成的,但瑞典斯德哥爾摩大學的研究人員使用植物中天然存在的分子鞣花酸(Ellagic acid)開發出新型多孔MOF,可用於捕獲和分解都市廢水中發現的藥物分子。   鞣花酸是一種從樹皮和果皮等植物材料中分離出來的化學物質,為單寧(tannin,又稱鞣酸)的主要結構單元之一,單寧常見於水果和樹皮中,是繼木質素之後第二大天然芳香分子來源。透過將從石榴皮或樹皮中萃取的鞣花酸與鋯離子(zirconium ions)結合,研究人員開發了一種新的多孔MOF,命名為SU-102,研究團隊利用SU-102進一步處理當地廢水處理設施中淨化的水,結果顯示SU-102 去除了許多未被廢水處理設施完全去除的藥物污染物,並可同時作為光觸媒(光催化劑),利用光分解特定污染物。研究人員表示,希望有一天 SU-102 能夠更大規模的用於其他環境污染防治方面的應用。【延伸閱讀】- 新型微生物菌株A6可幫助處理水污染
茶改場與茶農攜手合作 打造台灣茶飲新風貌
2023/06/29
行政院農業委員會茶業改良場為配合政府建構農產品從生產到初級加工一元化管理制度的政策,於茶改場凍頂工作站規畫建置「茶及飲料作物農產加值打樣中心」,盼透過茶改場的各類茶葉加工製程、風味品評,以及不同作物的調製與拼配等專業技術,共同攜手與農友合作激盪出更多元、創意且具協調性的潛力飲品。        茶改場場長蘇宗振表示,台灣早期的「飲茶」文化是將茶乾用熱水沖泡後飲用,隨著時空、飲食與生活型態的轉變,市場逐漸走向手搖飲、茶包等多元便捷的茶飲沖泡類,原料除單純茶葉外,更含括花草果茶等別具特點的飲品。也有許多運用茶類與花草果等特色原料進行結合,除味覺外,也能夠帶來視覺或嗅覺的多元感受。        茶改場說明,當小農或農企業擁有國產原料並具想法欲製作創新飲品時,常遭遇量體過少或尚無相關技術及設備,此時打樣中心就是最佳選擇,經與研究人員共同討論激發、原料試做、滋味調整與嘗試小量生產打樣等流程,打造出下個具潛力的台灣茶飲新亮點。        茶改場指出,茶及飲料作物農產加值打樣中心特別設置於鄰近台灣茶葉主要產區的南投鹿谷,便於茶葉或相關花草茶農友前往諮詢;打樣中心設有茶包粉碎機、超微粉機(磨粉機)、振盪篩分機、炒菁機、熱風乾燥機、三角/平面袋茶包裝機、紅外線水分檢測儀、水活性檢測儀以及相關製茶設備,能夠協助參與打樣者進行試做。        場長蘇宗振表示,在協助構思或輔導製作的過程中,讓參與者具備自行操作機械的能力,同時導入食品衛生安全相關概念,盼創新茶飲不只風味新穎,也能更加安全衛生,現已透過適當初級加工輔導出薑黃紅茶、薑黃烏龍、馬告紅茶、烏龍紅茶、龍眼花茶等特色茶飲。【延伸閱讀】- 2023年茶產業需要關注的六大趨勢
美國明尼蘇達大學的新人工智慧研究所將專注於發展氣候智慧型農業和林業
2023/06/28
美國明尼蘇達大學雙城分校(University of Minnesota Twin Cities)宣布將在五年內從美國國家科學基金會 (NSF) 和美國農業部 (USDA) 的國家糧食與農業研究所 (NIFA) 獲得 2000 萬美元的資助,用於帶領一個新的國家人工智慧(AI)研究所「AI氣候與土地相互作用、減緩、適應、平衡和經濟研究所」 (AI-CLIMATE),研究人員將利用人工智慧創造更多氣候智慧型措施,可吸收和儲存碳並同時促進農業和林業經濟。這個新研究所是由NSF和NIFA資助的七個新AI研究所之一,屬於一項近50億美元的聯邦計畫的一部分,該計畫旨在加強全國的人工智慧協作研究。   AI-CLIMATE的資源包含了明尼蘇達大學雙城科學與工程學院、明尼蘇達機器人研究所、數據科學研究所、食品、農業和自然資源科學學院、和主管研究的相關單位。另將匯集來自全國各地的科學家和工程師,包含來自康乃爾大學、科羅拉多州立大學、德拉瓦州立大學、普渡大學和北卡羅來那州立大學的人工智慧和氣候智慧型農業和林業專家。此外,研究人員還將與美國印第安高等教育聯盟 (AIHEC) 及其代表的部落民族合作。   美國的目標是到2050年實現淨零碳排,而最有希望實現的方法之一就是利用林業和農業等自然系統作為碳匯,而農民和森林擁有者可透過碳市場或系統獲得獎勵。在該系統中,財產所有者可以向欲抵消其碳排放的公司出售碳信用,也就是他們的農場或森林隔離的二氧化碳量。然而,以目前的技術要準確測量固存的碳量既困難又昂貴。 AI-CLIMATE的研究人員將使用深度學習和知識引導的機器學習等新的 AI 技術,可提高量測準確性並降低農場和森林中碳和溫室氣體計算的成本,並使更多人更容易獲得。【延伸閱讀】- 【增匯】森林碳匯 淨零目標的關鍵
用鋅生物強化的微型菜苗能作為協助緩解營養缺乏的優良蔬菜來源
2023/06/27
鋅(Zn)是人體健康必需的微量元素之一,參與各種生理過程,包含基因調控和代謝途徑等。據估計,全球約有 17.1% 的人口面臨鋅攝取不足的風險,缺鋅是低收入和中等收入國家最普遍的營養不良問題。美國賓州州立大學的研究團隊發現,用鋅進行生物強化(biofortification)後的微型菜苗(microgreens)能提供貧困地區或災難後事件的營養需求。微型菜苗與豆芽不同,是種子發芽後過渡到成熟植株前的狀態,有根、莖和葉,它們通常在莖長到 3 到 5 英吋高並出現第一片葉子後收穫。不同於食品營養強化在收穫後的加工過程在食品中添加營養,生物強化是從種子開始增加作物營養價值的過程。在各種生物強化方法中,在播種前將種子浸泡在含有營養素的溶液中是一種簡單易操作的技術,但大多數營養強化研究都是針對穀物和豆科作物進行的,對蔬菜進行生物強化的研究則較少。   研究人員測試了不同鋅源和浸泡濃度對豌豆和向日葵菜苗產量與成分的影響,並發現將種子浸泡在較高濃度的硫酸鋅(ZnSO4)和氧化鋅(ZnO)溶液中可減少豌豆和向日葵苗中的植酸,由於植酸被認為是一種「抗營養物質」,其較低的含量表示鋅可能更容易被吸收或提供營養。研究結果顯示,硫酸鋅是最有效的鋅源,將種子浸泡在200ppm硫酸鋅溶液中可使豌豆芽(126%)和向日葵芽(230%)累積更高的鋅。食用100克以200ppm硫酸鋅和氧化鋅溶液強化的新鮮豌豆微菜苗,可以分別滿足21.3%和17.6%的鋅推薦膳食攝取量(推薦成人攝取量為8毫克),而向日葵新鮮嫩莖則可以滿足成人21.5%和13.6%的推薦膳食攝取量。   研究人員指出,使用農藝生物強化技術生產營養密集型作物是解決營養不良問題迫切需要的永續戰略。在貧困地區或災難過後的條件下,可以開發簡單的方法,讓人們在家中使用微型蔬菜種植套組,只需在種子發芽前浸 泡種子,即可以獲得營養豐富的微型蔬菜。【延伸閱讀】- 生物營養強化技術使小麥更健康
小麥產量遺傳增益難以抵消氣候持續變暖帶來的衝擊
2023/06/21
近日,中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所智慧氣象與農業氣候資源利用團隊作為牽頭單位之一,聯合多家單位研究人員分析了過去50年小麥育種對適應氣候變化的貢獻,揭示出當前小麥育種策略帶來的小麥產量遺傳增益將無法抵消未來氣候持續變暖帶來的衝擊。相關研究成果發表在《自然-通訊(Nature Communications)》上。   據賀勇研究員介紹,糧食生產是受氣候變化影響最為明顯的領域之一,而未來30年間氣候變化對農業的巨大衝擊將嚴重影響全球的糧食安全。目前國內外學者就小麥產量形成過程應對氣候變化方面開展了大量的研究,並認識到品種改良對適應氣候變化的作用,但對適應性育種缺乏全面的了解。   該研究利用育種家於1960-2018年期間在北美開展的區域試驗大數據,全面評估了當前和未來氣候條件下的育種進展對該地區小麥產量提升的貢獻。研究表明,相較於舊的對照品種,新育成的小麥品種(系)雖然在潛在產量上具有明顯優勢,但對升溫更為敏感。此外,預測結果表明,當前的小麥育種策略帶來的遺傳增益將無法完全抵消升溫對小麥產量的負面影響。該研究進一步指出,在面向未來的小麥育種策略中,需要充分釋放品種性能,加快品種對氣候變化的適應性。【延伸閱讀】- 找出能夠適應「更熱地球」的根將有助於緩解糧食供應的壓力
運用無人機數據,診斷水稻生長及計算施肥量
2023/06/20
近年來,由於極端天氣和氣候變化的影響,人們擔心水稻的產量和品質會變得不穩定。例如,在2019至2020年的九州地區,由於農民逐漸高齡化,農作物營養生長期光照不足、灌溉期高溫等影響,農作物生產率顯著下降。   無人機使用先普及於水稻農藥施肥,接著用於生長診斷,使用無人機從空中進行生長診斷會測量植物群體反射光,並會受到太陽角度和日照量影響。因此,即使是同植物群體,用於生長診斷的標準化植被指數(NDVI)亦會因拍攝日期和時間不同有所差異。而在測量地面植物群體反射光時,NDVI等較不受太陽光線因素影響。   研究結果發現地面NDVI與產量相關性高於空中NDVI,此外,當使用地面NDVI校正空中NDVI時,與產量的相關性更高。因此,透過無人機使用多位點地面NDVI校正空中NDVI,比獲取大範圍地面NDVI及僅使用空中NDVI更容易。此項研究成果,新系統將在農業數據協作平台中以Microsoft Excel程式供大型生產商和民營公司使用,未來在農藥噴灑和作物管理將提高便利性。   這項研究成果於4月27日發表在農業研究中心《作物與環境》上,面對逐年天氣變化,作物產量下降,對於農作物品質與穩定產量做出貢獻。【延伸閱讀】- 空中巴士和 Agrimetrics 聯手運用衛星來收集、儲存作物之數據
由升級回收的農業副產品製成的麵粉
2023/06/17
在農場種植的各種作物中,約有 2/3 不會進入我們的食物系統,許多農產品僅收獲植株的其中一個部分,如種子、果實、豆莢、穀粒等,而其他無法食用的部分經常被視為廢棄物。   美國一間食品公司Supplant從未被充分利用的農業副產品如玉米芯、燕麥殼和小麥秸稈中獲取更健康、更永續的食品原料。該公司的新產品穀物與秸稈麵粉(Grain & Stalk Flour)是一種全新的麵粉混合物,它與一般麵粉相比利用了更多的小麥植株部分,從小麥穀粒和通常不會使用到的小麥秸稈中取得。可用於烘焙食品、製作麵食和其他麵粉製品,保持質地和味道的同時能提供比普通麵粉更少的卡路里和更多的纖維。這款麵粉有超過普通精製小麥粉六倍的纖維,而95% 的美國人有纖維質攝取不足的問題,透過這樣的技術,除了能循環利用副產品外,亦可達到改善營養的效用。Supplant公司先前已開發出植物纖維來源的糖,回收富含纖維的農業副產品後再利用真菌中的酶分解纖維中的長鏈糖製成,其熱量不到一般糖的一半,且與葡萄糖相比有較低的血糖反應。另外,為了咖啡麵包店及餐飲企業開發的烘焙專用混合粉及基底材料可讓成品的含糖量減少多達 50%,卡路里減少多達 25%。   透過對目前未在食品系統中使用的農業副產品進行升級再利用,可以解決營養需求、永續性和食品安全等相互關聯的問題,無需種植任何額外的作物即可生產出更多的食物,同時創造出在功能上與傳統食品產品類似的成分,建立一個更永續、更安全、更富含營養的食品系統。【延伸閱讀】- 利用農業廢棄物製造可生物降解的塑料
氣候智慧型農業新技術-即時土壤碳監測系統
2023/06/16
土壤是地球上最大的碳庫,在土壤中隔離、儲存和維持碳是快速且經濟去除大氣中碳的最佳方法。美國一間氣候科技新創公司Agrology推出了一款名為Arbiter的碳監測系統,可用於協助農民應對氣候變化。Arbiter 碳監測系統能即時追蹤土壤碳固存,透過二氧化碳排放事件快速檢測碳損失,最多可提前四天就野火煙霧污染風險、極端天氣、土壤狀況、病蟲害出現和灌溉等事件提供預測性意見和警告。該公司表示,這是目前唯一一個為農民持續監測和量化土壤碳通量的系統。   土壤碳通量(soil carbon flux)是指碳透過生物、化學和物理過程在土壤和大氣之間的移動。它是土壤碳輸入(例如植物殘體、根系分泌物)和輸出(例如呼吸作用、分解)之間平衡的最終結果,碳在土壤中儲存的時間長短取決於有機質的類型和土壤中的條件。土壤碳通量會受到多種因素的影響,包括溫度、濕度、土壤類型、土地利用和管理措施等,對全球碳循環和氣候變化具有重要影響。   Arbiter 系統利用移動式和桌上型設備向種植者提供碳通量數據和土壤健康數據,農民會收到有關異常和複雜情況的重要警報,例如土壤碳通量和土壤微生物健康等。其功能包含: 監測土壤中的碳通量、土壤碳變化、土壤碳呼吸、土壤碳固存和土壤狀況。 透過評估土壤碳通量持續追蹤土壤碳封存,並將該數據即時提供給農民。 從整個地理區域收集最高品質的碳數據,使農民能夠了解整個生態系統的現況。 識別土壤成分變化,包含土壤碳通量、土壤水分釋放曲線和土壤肥力、鹽度等。有助於種植者了解土壤健康和碳含量。 提醒種植者注意影響碳含量的重大土壤或大氣事件,以便農民可以做出相應的調整管理措施。   該系統目前推出訂閱服務,每月大約 600 美元起,含安裝和維護系統所有硬體、軟體和應用程式等。訂閱者可以全面掌握並擁有自己的碳數據,並使用這些數據來抵消他們的碳足跡或透過碳信用額度增加額外收入。【延伸閱讀】- 城市樹木和土壤的碳匯比我們想像的多
打造智慧新農業 花蓮培訓百人加速無人機應用
2023/06/15
透過無人機、AI等創新應用打造智慧新農業,台灣無人機應用發展協會在花蓮已第3年辦理訓練課程,培育近百名AI人才,縣府樂見透過智能來提升農民的經營效率與降低生產成本。   人力不足是現今農業發展最大問題,如何利用智慧科技降低人力成本同時還能提升農作物產量就成為翻轉農業困境的契機。有機農業大縣花蓮縣很早便已著手透過無人機、AI(人工智慧)等創新應用,打造智慧新農業,「農業為本、綠能加值」希望在科技加持下,一舉解決農業困境。   台灣無人機應用發展協會今天發布訊息表示,無人機相關的AI培訓課程,對產業和國家經濟發展非常重要,產業必須獲得容易上手、門檻很低、快速將AI導入工作場域的機會。而數位發展部數位產業署「AI產業實戰應用人才淬煉計畫」,讓全民對人工智慧有了深入的了解,帶動更多產業的AI應用。   協會理事長張揚表示,近幾年土木檢測、山區救災、小農耕作、消防偵查都開始仰賴無人機,主要原因就是AI促成無人機應用的全面爆發。國內推動這股浪潮的重要關鍵,就是經由「AI產業實戰應用人才淬煉計畫」補助。   台灣無人機應用發展協會在花蓮辦訓已經第3年,培育近百名AI人才,5月27日開訓每週六日課程共42小時,花蓮AI無人機在「農業與綠能產業之應用」課程今天有25名學員結訓。   學員徐張榮域說,透過此次課程,通過考試拿到證照,台灣品牌的農噴無人機還可以申請農委會「省工高效農機補助實施計畫」補助,也不用擔心資安問題,有問題也找得到人服務。【延伸閱讀】- 無人機機群技術-研究團隊實驗以無人機來對抗作物害蟲
用AI預測草莓產收期與控制產收期技術
2023/06/14
草莓在日本擁有龐大市場規模,國內外廣受喜愛的水果之一,草莓全年需求量不斷,但需求增加的時間會因銷售方式和目的地而異,到目前為止,已經有調整採收期的技術,但受天氣影響,預測準確性不佳,因此產收日期難以與需求期間配合對應出貨量。   運用感測器、預測模型和機器人建立了一個高準確度產收日期預測模型,並在人工氣象室中複製出過去溫室環境進行實驗,日期透過控制果實發育期來確定,透過導入此即時生產系統(JIT),先前受天氣影響的出貨日期,現在可以根據市場需求波動進行調整,使水果收穫日期與預定發貨日期相配合。   研究結果發現實驗證明可以將產收高峰期控制在目標值±1天的誤差範圍內,目前已應用於實際溫室,從2023年將進一步驗證有效性,並廣泛推廣JIT生產系統,未來此技術將為穩定草莓生產和提高草莓農民收入做出貢獻。   這項研究成果於2022年發表在日本農業研究中心,面對日本全年對於草莓的龐大需求,透過此次產收高峰期控制,期望未來在需求旺季,出貨量將增加及穩定,將對於蔬果類未來產收穩定與控制產期作出貢獻。【延伸閱讀】- 新的模擬模型可更精準預測作物產量與氣候變遷對作物所帶來的影響
【減量】太陽能板如何改善農業、降低食品成本與減少排放
2023/06/13
最近發表的論文發現,加拿大具有巨大發展太陽能光電農業(Agrivoltaic)的潛力,因為它是全球第五大農業出口國—根據加拿大生產的食品出口目標,在2025年要達到750億美元。在這裡種植的許多農作物都已被證明可以使用太陽能光電農業技術增加產量,包括玉米、生菜、馬鈴薯、番茄、小麥與牧草。   來自全球各地的研究顯示,當農作物被太陽能板部分遮蔽時,農作物產量會增加。產量的增加是可能的,因為在太陽能板下方形成的微氣候(Microclimate)可以節約用水並保護作物免於過多的陽光、風、冰雹與土壤侵蝕。這使每英畝的糧食產量增加,並有助於降低糧食價格。   隨著建置太陽能的成本直線下降,全球各國都在安裝太陽能光電農業系統,並透過生產更多可盈利的可再生能源來抵消化石燃料的燃燒。 太陽能光電農業現在是全球趨勢   在社會大眾的支持下,歐洲、亞洲與美國的農業部門一直在積極擴大他們的太陽能光電農業農場。 在歐洲,太陽能板覆蓋在不同類型的作物上,像是果樹。與此同時,在亞洲,中國沙漠地區的光電產業越來越普遍,中國透過太陽能光電農業扭轉荒漠化,換句話說是利用太陽能板來綠化以前的沙漠。   在美國,有研究顯示,光電產業(Photovoltaic, PV)、農民與大眾都對此類項目的實施抱有期待。對密西根州到德州的美國農村地區進行的調查顯示,如果將農業整合起來,有81.8%的受訪者更有可能支援其社區發展太陽能。居住在農村的居民普遍喜歡維持農業工作,增加銷售能源的收入來源。他們認為它可以作為抵禦通貨膨脹與不良生長季節的緩衝方式。 是時候擴大加拿大的太陽能光電農業   在加拿大,太陽能光電農業主要應用於傳統的太陽能農場,這些農場會牧羊。牧羊人在太陽能農場割草獲得報酬,而綿羊則利用太陽能板下的草地遮蔭與吃草。以綿羊為基礎的太陽能光電農業遍布加拿大。   太陽能光電農業的生命週期評估(Life Cycle Analysis, LCA)分析了其從概念到使用的影響,發現這些太陽能農場與與單獨生產糧食的農場相比,這些覆蓋太陽能農場排放的溫室氣體減少69.3%,對化石能源的需求減少了82.9%。這很好,但為了維持與其他主要農業生產國的競爭力,加拿大需要在太陽能板下開始大規模農業生產,包括花椰菜、芹菜、辣椒、萵苣、菠菜與番茄等蔬菜,以及馬鈴薯、玉米與小麥等大宗穀物。   在加拿大認真採用太陽能光電農業後則可以減少對化石燃料的使用。透過該系統,加拿大不到1%的土地足以滿足該國25%以上的電力需求。同時可以協助國家履行減少溫室氣體排放的承諾,在2030年將電力來自低碳能源的占比提高到90%。 太陽能光電農業超過電力需求   在加拿大,太陽能光電農業生產電力的潛力遠高於目前的電力需求。因此,有機會向美國出口綠電,幫助他們減少對化石燃料的需求。其生產的電力還可以為電動車充電亦、取代天然氣爐成為暖氣供應來源也可以作為開採加密貨幣設備所需的電力。   儘管發展太陽能光電農業有許多好處,但是在加拿大實際推廣時也存在一些障礙,像是部分法規阻礙了農場的發展。例如,安大略省的法律為了保護農場,法律並不允許在綠化帶安裝太陽能,在亞伯達省也出現類似的問題。阻礙太陽能光電農業發展的另一項因素是成本,由於太陽能光電農業每英畝的興建成本較一般農場高出許多,儘管有額外收入,但農民難以自己興建大規模的太陽能光電農業系統。這表示需要新的融資方式、合作夥伴與商業模式,協助加拿大發展太陽能光電農業。【延伸閱讀】- 研究指出農電共生的經營模式可最大化太陽能光電轉換效率
將稻草變成燃料棒 關山農與虎科大教授推示範點
2023/06/08
台東縣關山鎮農民配合農委會,推動農業剩餘資源循環再利用,透過虎尾科技大學教授林世章指導,將關山稻米收成後稻草等農廢物,經壓碎處理製成燃料棒,可燃燒發電或氣化再運用、烘乾農糧,不僅解決農廢物、增加碳權,也達成零碳排循環經濟。   農委會委託林世章等專家學者,日前到關山舉辦「花東農業剩餘資源(稻草、竹木)循環再生工程培訓班」,透過課程分享,說明稻草、果樹修枝等農廢資材製成燃料棒再利用,與會農民驚訝農廢資材再利用價值,也認為公部門應協助推廣。   台東機耕協會理事長彭森勇表示,農民對此有相當興趣,目前有意在關山成立示範點,先找場地廠房、採購一套機械設備,但包括農機設備補助、製成燃料棒後銷售管道,都需要公部門協助專案推動。   林世章表示,台灣中小企業是全世界重要的B2B市場,為符合世界減碳門檻,非常需要碳權,台東農廢料只要善加利用即可轉化能源,就是碳權、就是寶,也能讓農村淨零再生。   林世章說明,農業生產過程產生許多剩餘資材,需思考如何去化,他率領研發團隊,投入農村廢棄物生質熱能利用研究,打造出多套機器設備,可將農廢資材攪碎製成燃料棒再利用。台灣缺少能源,透過循環再生將疏伐樹枝、稻草等變成優質生質能源,不僅可助農村解決農業廢棄物,還有綠能、碳權可用,是多贏做法。關山農地每公頃約產生6噸稻草,關山有將近1900公頃農地,若以每套機械設備、每年處理近2000噸稻草廢資材,可生成的燃料棒、提供的人力資源、增加農村就業率都相當可觀。【延伸閱讀】- 翻轉廢棄鳳梨莖葉 嘉義大學廢料再利用價值再提升
日本應用竹子解決農業堆肥問題
2023/06/07
隨著烏俄戰爭持續進行,造成農業資材價格居高不下,衝擊全球農業。然而危機就是轉機,這同時也開啟了重新應用閒置資源的可能性,例如將竹子製成堆肥,同步解決閒置竹林的問題。   由於竹子的生長速度相當迅速,繁殖力驚人,若疏於採伐,很容易就會生長過密。尤其竹子的地下莖入侵周邊土地的問題,在各地層出不窮。根據日本林野廳的統計,日本國內竹林在1981年的總面積為14.4萬公頃,至2017年為16.7萬公頃,整整增加了2萬公頃。   竹子是地方相當寶貴又易於取得的有機資源。例如竹屑可以代替家畜糞便堆肥時所使用的木屑。再加上,分解相對緩慢,也可利用於土壤改良。由於看中竹子相關延伸材料的多元應用,廣島縣的安藝高田市便有廠商投入資源,設置大規模的製造設備。   位於廣島縣安藝高田市的美土里町堆肥中心,自2020年開始利用各縣市整理環境時所產生的竹材,製成竹屑之後,混合在地牛糞來製作堆肥。每年不僅生產量來到1,500噸,更以低價賣給全市約200名農戶,並於2021年登錄JAS有機資材,2022年獲選經濟產業省獎金補助,開始投入包裝機的設置,開始於全國販售。   竹製堆肥有利於日本啟動「綠色糧食戰略」時,作為重要的有機農業資材推廣項目之一。其中,如何利用自走式的小型粉碎機,加強竹子採伐的運輸效率則是推動這項應用項目的關鍵。另外,日本農林水產省為促進林業發展,發揮山林資源的多方面應用,仍面臨手續申請困難,相關程序複雜等需要改善問題。期望未來能以利於第一線作業者等細節作業為考量。   在過去,竹子曾經是不可或缺的民生用品原料。目前,除了作為農業堆肥使用之外,亦可作為塑膠的替代品,期待在未來能加以探索更多竹子的可能性,創造綠色農業的永續循環。【延伸閱讀】- 農業改革看臺灣 - 綠竹桿循環再利用技術
由 75% 的回收和可再生材料製成的輪胎
2023/06/06
全球知名的輪胎製造商普利司通(Bridgestone)生產了一系列示範輪胎,這些輪胎由 75% 的回收和可再生材料製成,包括用回收塑膠製成的合成橡膠和從美國亞利桑那州沙漠種植的灌木中採集的天然橡膠。該公司已完成 200 個示範輪胎的生產,並正在與汽車製造商評估在下一代電動休旅車(SUV)和跨界休旅車(CUV)上使用的可行性。   該輪胎採用37%的回收材料,包含了回收鋼材、回收碳黑、回收橡膠化學品以及使用回收塑膠瓶和其他材料生產的合成橡膠,並與38%的生物基材料混合,包含植物油、稻殼灰中的生物基二氧化矽,以及從橡膠樹和銀膠菊(guayule)中萃取的天然橡膠,銀膠菊是一種生長在美洲的沙漠植物,被認為比起傳統橡膠種植對環境的影響更小。其中多種材料已通過了國際永續性與碳驗證ISCC PLUS的認證。   使用銀膠菊生產橡膠是普利司通公司在2050年實現碳中和目標並使用100% 永續材料製造輪胎計畫的一部分,而75% 的回收和可再生材料輪胎技術的生產和應用是一個重要的里程碑。該公司已花費10多年時間和超過1 億美元用於銀膠菊的研發,以替代主要產自東南亞巴西橡膠樹的進口天然橡膠。在美國西南部遭受旱災的沙漠中,銀膠菊只需現有作物(如紫花苜蓿和棉花)一半的水就可以種植。公司的目標是到2030年末可商業化生產銀膠菊衍生的天然橡膠,將永續輪胎帶到產業面的應用。【延伸閱讀】- 利用真菌製造可生物分解的電子設備
淨零碳排 X AI!日本開發「ZeroAguri」AI灌溉施肥系統
2023/06/02
日本Routrek Networks 公司為響應日本政府所提出《綠色糧食戰略》中提出的「2030年前化肥使用量減少20%」之目標,開發「ZeroAguri」AI灌溉施肥系統,在系統上新增「化學肥料的施肥量」和「CO2排放量」可視覺化兩大功能。 其相關功能詳情如下: 1. 施肥量視覺化   將實際的化肥使用量與ZeroAguri系統所累積的各地施肥標準作比較,並將數據以圖表方式呈現,與之前的系統相比,利於未來預測做出判斷。 2. CO2排放視覺化   系統會自動計算出二氧化碳排放量,同步與常規標準作比較。 * 以環境省和經濟產業省頒布的「供應鏈溫室氣體排放量估算數據」為基準 關於AI灌溉施肥系統「ZeroAguri」   結合AI人工智慧的地下環境控制系統,可以根據土壤感測器的數據,以及相關的氣象資訊,計算出農作物所需要的灑水量及施肥量,並自動執行相關的灑水及施肥作業。目前已經導入的作物有番茄、聖女番茄、小黃瓜、草莓、蘆筍、青椒、紅椒、茄子、哈密瓜、洋桔梗、葡萄、梨子、西瓜、芒果、檸檬、菠菜等等。   系統的導入,有購買及租賃兩種方式可以選擇。如果同步引進減少化學農藥及化學肥料使用的相關設備,亦可使用促進綠色投資稅制的相關優惠減免。 1. 同時實現AI施肥控制和AI澆水控制的地下環境控制系統 (1) AI施肥控制   AI會根據土壤感測器所測得的EC目標值為基礎,來判斷農作物需要的肥料量並自動執行施肥作業,由於是精準施肥,能夠有效防止過度施肥及降低化學肥料的使用。 * 相關減肥效果確認:青森縣 83%(施肥量比較)和茨城縣 67%(成本比較) (2) AI灑水控制   透過土壤傳測器及天氣預報的綜合資訊,AI會計算出農作物需要的灑水量,並自動執行高精準度的灑水工作。 * 土壤條件穩定,即可降低根區的水分壓迫 2. 實現栽培視覺化、灑水施肥的遠端作業   透過電腦或智慧型手機,即可看到從土壤傳測器上回傳的資訊,確認好灌溉、施肥的履歷紀錄等數據之後,就可以直接遠端作業,調整灑水量與灌溉量。 * 加強種植管理的效率 【延伸閱讀】- 運用數位相機和AI監控土壤濕度並進行智能灌溉
大學牽頭 城市農業拚減碳
2023/06/01
目前國際間最大的困擾,就是氣候的異常變遷;最近「自然」雜誌就報導聯合國設定的「永續發展目標」,其中包括於二○五○年全球人民都可享用清淨及衛生的水資源,如今似乎已難達成;甚至於二○三○年時,全球仍會有廿億人缺乏安全可飲用的水。在撒哈拉以南的非洲地區,有七十%的人口無法得到飲用水,而且這種情況比廿年前更糟;在索馬利亞去年就有四萬三千人因乾旱而渴死。反觀台灣今年初各個重要水庫的儲水量,均已明顯地下降,迫使台南、台中等地開始實施定時供水,政府甚至已明令南部農田休耕。   二○一八年「政府間氣候變化專門委員會」關於升溫一點五℃的報告指出,達到這一關鍵值的影響,可能包括中緯度地區的極端炎熱天氣比工業化前時期高三℃;到二一○○年,海平面將上升○點七五公尺;八%的植物和四%的脊椎動物會喪失一半以上的生存棲息地;每年全球漁業捕撈量會減少一五○萬噸。歸咎這些自然災害原因,主要還是因為人類的活動及行為所造成。既然如此,全球各國當然就有責任與義務,盡全力設法解決以往自己所造成的惡果。   全球有五十六%人口居住在城市,而且人口集聚城市的趨勢日益增加,於二○五○年時將達七十%。為減低都市衍生的熱島效應、減少糧食的碳足跡、增加工作機會、優化生活品質等所涉因素,合理地實施城市農業定可達到舒緩氣候變遷令人擔憂的後果。因為城市農業除可吸收二氧化碳外,尚可減少空氣汙染、噪音、及表現降溫效果,輻射熱也不會長久存留在綠美化的建築體及林蔭路上;實施城市農業尚可促進城市生物多樣性、有機廢棄物資源再生利用、確保城市糧食安全、維持農產品的新鮮度、及增加種植者的收入。   教育民眾及推廣城市農業的最佳對象,即政府機構及學校。就台北市而論,最可行的單位應該是台灣大學,因為台大校園寬廣、院系所齊全、實施推廣環境綠美化或城市農業所需的專業且富經驗的人才也多,如種子、蔬果、花卉、樹木、土壤、肥料、病蟲害防治、有機堆肥與育苗及栽培介質的製備、及庭園設計等學者,多集中在農學院,只要校方同意改造校園成為紓解氣候變遷的環境,農學院就應可負責技術指導,各院系所即可於短期內齊力共赴;共同讓台大因強化綠美化各院系的公共空間、生產有機農業產品、延長建築物的使用年限、改善學生的學習環境,達到節能減碳效果、提升社會服務價值、以及增進學校整體之正面評價,如此台大在國際間的聲譽,一定會更為世人肯定。   政府於二月十五日業已修正通過「氣候變遷因應法」;尤其聯合國設立的「聯合國可持續發展解決方案網路」,最近也推出「校園淨零倡議」。此刻政府相關單位應主動積極結合大學的研發實力,全力於二○三○年前達成減碳卅%的目標;配合實施、示範、推廣、教育舒緩氣候變遷的大學,因此便展現出「大學的社會責任」,如此大學及國家的聲譽也必可顯揚在國際舞台上!【延伸閱讀】- 都市農業在星國推廣之現況與成效
可在水中迅速溶解並可回收利用的生物塑膠
2023/05/31
由於減少塑膠污染的趨勢持續增加,許多科學家已開發各式各樣的生物可分解塑膠作為石油基塑膠的替代品,但由於需要保留塑膠製品的耐用性,目前常見的生物塑膠也能抵抗自然條件下的降解作用,通常需要工業堆肥條件才能將其完整分解。如果在產品壽命結束時沒有進行適當的收集和處理,目前的生物塑膠將繼續造成塑膠廢物污染。較理想的材料是由可再生資源製成,並且設計為既能有效回收利用,又能在產品流失到環境中時迅速分解,還應保留使用現有塑膠加工基礎設施進行大規模生產的可行性。   考慮到這一點,美國愛達荷州樹城州立大學(Boise State University)的研究團隊設計了一種易於在水中溶解且可回收的小分子糖基塑膠材料。研究團隊從一種名為異麥芽酮糖醇(Isomalt)的物質著手。它可以從多種植物和食物廢棄物中取得,被廣泛用作傳統精製糖的替代品,以及用來製作甜點上的裝飾結構,這些裝飾物堅硬但易碎,並能迅速溶於水。本研究中選擇異麥芽酮糖醇作為粘合劑,因為它對熱處理穩定,且它的低吸濕性使其能夠抵抗微生物的生長,而微生物的生長通常會縮短其他糖製材料的保存期限。   為了提高材料的強度,研究人員首先將異麥芽酮糖醇加熱至液態,然後試著添加了純植物來源的纖維素、纖維素和鋸末的混合物,或木頭粉末,並利用傳統的塑膠製造設備將混合物擠壓成顆粒、加熱及模塑成物體。結果顯示這三種添加劑都使異麥芽酮糖醇的強度增強許多,使其比聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 和聚氯乙烯 (PVC) 等塑膠更堅固。這些物體仍然相對較輕,並且在放入水中幾分鐘內就會溶解。其外部在塗上一層食品級蟲膠和醋酸纖維素後,可經得起浸泡在水中長達 7 天,但一旦被打碎暴露在水中,它們仍然會迅速溶解。重要的是,液化後的材料可以被回收並製造成與原件一樣堅固的新物體。   研究人員希望這項技術可以用於生產一次性餐具,在丟棄後壓碎並噴水即可分解,就算這些廢棄物完好無缺地進入垃圾掩埋場,僅是輕微的裂縫形成也會讓它們 開始溶解,成為安全且環境友善的塑膠替代品。【延伸閱讀】- 以大豆蛋白應用於生物可分解塑膠
【減量】什麼是氣候智慧型農業
2023/05/30
全球最大的挑戰之一是找出如何在不破壞自然環境的情況下生產足夠的糧食來養活不斷成長的全球人口的方法。由於糧食生產系統溫室氣體排放量佔全球溫室氣體排放量的四分之一以上,因此糧食是緩解氣候變遷的核心項目。   氣候智慧型農業一詞在2010年聯合國糧食及農業組織(Food and Agriculture Organization, FAO)的一份報告首次提出。最近,美國拜登政府撥付超過30億美元的資金用於投資氣候智慧型農業計劃。然而,仍有學者擔心,對於該名詞的實際含義尚未有一致的共識。 什麼是氣候智慧型農業?   氣候智慧型農業是一系列旨在應對氣候變遷的農業實踐方法。該方法協助農場減少溫室氣體的排放並適應氣候變遷,同時在短期內仍能維持農業生產力。正如FAO所述,氣候智慧型農業包括: 管理農場、作物、牲畜與水產養殖,在收入與糧食安全取得平衡,同時優先考慮調適與減緩。 管理生態系統與景觀,以保護支持糧食安全與農業發展以及調適與減緩的生態系統服務。 為農民與土地管理者提供的服務,讓他們可以更好地管理氣候帶來的風險、影響以及緩解行動。 更廣泛的糧食系統的變化,包括價值鏈干預與需求方措施,有助於提高氣候智慧型方法的效益。   值得注意的是,氣候智慧型農業並不是一套通用的農業方法。相反地,全球氣候智慧型農業的提倡者建議應在特定社區採取適合當地的方法,以利農業生產的轉型。像是生活在易發生乾旱地區的農民可以透過種植覆蓋作物來提高保水性與土壤肥力,藉此實踐氣候智慧型農業。儘管氣候智慧型農業建立在現有的農業技術與永續農業的原則上,但它仍然是一種相當獨特的方法。它的特色在於明確關注應對氣候變遷的影響,並圍繞在生產力、減緩與調適之上。 氣候智慧型農業的重要性?   農業與氣候息息相關。健康的氣候有利於農業生產,而氣候變遷的負面影響包括溫度升高、海平面上升與天氣模式變化,以及極端天氣事件的頻率增加。   這些氣候影響給農業經營帶來了重大風險,因此韌性是維持農業部門工作者生計的關鍵。在全球各地,對於居住在農村地區的人們來說,農業是他們主要的收入來源。雖然農業是溫室氣體排放的主要貢獻者之一,但這些人對環境的影響很小。然而,這些小農卻更容易受到氣候變遷的影響,並且可能沒有彌補損失的設備或解決方法。   氣候變遷也對糧食安全產生負面影響。除了一般農業生產力受到影響外,極端天氣事件還會破壞糧食的品質、供給與獲取方式。極端天氣事件的嚴重程度與發生頻率會影響糧食的運銷,這也可能導致食品價格飆升,溫度升高也會使食物容易變質。 氣候智慧型農業的三大支柱   成功的氣候智慧型農業旨在實現三個主要成果,分別是提高生產力、強化韌性與減少排放。首先,生產者的目標不僅只是生產更多的食物,而且是生產更好的食物,以提高營養、糧食安全與農場收入,這對於全球75%的貧困居民來說相當重要。再者,氣候智慧型農業也需要提高農場的韌性,強化對於氣候變遷的調適與緩解力。第三個支柱則是減少排放,像是透過糞便管理的方式減少畜牧業的甲烷排放。 氣候智慧型農業的做法與案例   氣候智慧型農業並不建議單一的農業做法或技術。它協助農民與社區根據氣候風險與影響進行評估,選擇適合當地的最佳做法。這些做法包括作物管理、土壤管理、病蟲害管理等。   世界銀行一直有在關注氣候智慧型農業,自2016年以來在全球各地建立並支持氣候智慧型農業計劃。在孟加拉,有一個正在進行的計畫旨在提高畜牧業者的生產力與適應力,同時減少排放。該計劃有多種做法,包括農場動物營養與育種。中國最近開發幾個計劃支持農業減少排放與提高韌性。其中一個計劃在4萬公頃的農田提高用水效率,並實施土壤改善技術,這些措施有助於提高水稻與玉米的產量,進而增加農民的收入,同時提高氣候韌性。在烏拉圭,世界銀行建立農業資訊與決策支持系統,以推動氣候智慧型農業並支持農業永續生產。自2014年以來,超過5,000名的農民在近300萬公頃的農田上採用氣候智慧型農業的方法,提高了能源運用效率與土壤管理能力。 【延伸閱讀】- 氣候智慧型農業將有助於農民對抗全球氣候變遷之衝擊

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